涪陵頁巖氣田鉆井技術

謝鍇

摘 要：頁巖層中，頁巖氣是一種天然氣資源，我國中頁巖氣儲量十分豐富，其開采工作也在穩定、持續的推進。作為我國第一個投入商業化開發的頁巖氣田，涪陵頁巖氣田的地下、地表等地質情況具有一定的復雜性，相比于國外的頁巖氣田和國內其他常見的油氣藏，這種涪陵頁巖氣田的開發鉆井存在著較大的難度。本文就涪陵頁巖氣田的具體進行分析，明確其鉆井技術的難處，并提出相應的對策以便改進，為涪陵頁巖氣田開采提供參考。

關鍵詞：涪陵頁巖氣；鉆井技術；開采

中圖分類號：TE24 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0153-01

頁巖氣鉆井技術的發展經歷了水平井、分支井以及叢式井等階段，為了使我國的頁巖氣開發利用實現良好的效果，就應積極借鑒和學習國外的頁巖氣鉆井技術，結合我國頁巖氣田的實際情況，了解地質特點，采用與我國實際相適應的頁巖氣鉆井技術。涪陵頁巖氣田是第一個商業化的開發建設的氣田，在頁巖氣鉆井操作中有一定的技術經驗，就可以據此對鉆井技術進行分析。

1 涪陵頁巖氣田的概述

涪陵頁巖氣田位于四川盆地與盆地山地的過渡位置，地形主要是丘陵，跨越長江南北，連接烏江兩岸。涪陵頁巖氣田勘探的主要地區是焦石壩區塊，它位于四川東部的褶皺帶，焦石壩區塊是斷背斜構造，發育北東向和近南北向2組斷層。焦石壩區塊從上到下鉆遇地層分別為：三疊系的嘉陵江組、飛仙關組；二疊系的長興組、龍潭組、茅口組、棲霞組和梁山組；石炭系的黃龍組；志留系的韓家店組、小河壩組和龍馬溪組；上奧陶系統五峰組和澗草溝組。目的層是龍馬溪組和五峰組，是典型的喀斯特地貌，目的層位于2300米以上，而深層頁巖氣埋藏在4500米以上。[1]

2 涪陵頁巖氣田鉆井技術遇到的困難

2.1 頁巖井壁不夠穩定

對于頁巖井壁穩定性的影響因素有很多種，如工程、力學以及化學等因素，在地質、成巖作用的影響下，以及自身不均質性和各向異性比較突出，涪陵頁巖氣田地層中有極為明顯的層理裂縫特點，使得在鉆井中出現井底壓差、鉆井液和地層流體活度比較差的情況，受此影響泥頁巖地層井壁強度以及應力發生變化，進而使得泥頁巖的裂縫進一步擴大，井壁變得不夠穩定。有地質勘查結果顯示，涪陵地區的泥頁巖層段礦物主要以脆性礦物為主，比如石英、長石等，其含量占到5成以上。鉆土礦物將伊利石等作為主要內容，含量超過6成。這些因素導致涪陵頁巖氣田鉆井時容易出現坍塌的問題。

2.2 復雜的井眼軌道

通常而言，為了使工程造價得以減少，不占用大量的土地面積，因此在開發涪陵頁巖氣田時一般是使用叢式水平井，這種水平井的井眼軌道與常見的油藏水平井支架是很大不同的，主要是偏移距比較大，大靶前位移，水平段比較長，[2]在涪陵頁巖氣田鉆井時會遇到更大的摩擦阻力以及扭矩，工具面的放置和管理也會遇到很大的難題，總之鉆井是比較困難的。

3 涪陵頁巖氣鉆井技術對策

3.1 科學描述鉆井地質特征技術

對上部地層出水、出氣的規律進行描述，利用鉆井、測井等方式，科學描述工區水層分布規律，明確地層水量橫縱分布規律。結合出水、出氣的結果對井的位置進行優化設計，保證鉆井方法的科學合理，使得涪陵氣田的開發速度得以提升。與此同時還需要對頁巖地層水化特點進行分析，明確其與鉆井液、地層間的相互影響，對頁巖地層的水化水平進行科學的評價，對地層的強度等影響進行定量分析和描述，使鉆井液以及技術方案的確定有科學的依據。對頁巖地層壓力進行細致的研究，明確井壁的穩定性，對層理裂縫的特點以及水化影響地層穩定性進行分析，確保地層壓力體系準確性得到提升，使得井身結構、鉆井液密度更加科學，并有效改善。

3.2 使用科學的回收、鉆屑技術

當前涪陵地區的二開定向段是利用水基鉆井液體系，其抑制和封堵性都比較強，三開的是使用油基鉆井液，油與水之間的比例是4：1。使用科學的處理劑，能夠使得頁巖地層井壁不夠穩定的問題得到有效地解決，但是鉆井液成本高，鉆屑處理壓力依舊比較大，因此還需要對其技術進行研究。[3]

對頁巖氣水平井的油基鉆井液體系進行科學的評價，從而使油水比得以降低，對性能的維護以及工藝的應用進行研究，使得頁巖氣水平井鉆井技術得以優化，減少鉆井液的成本支出。使用性能較高的封堵材料，提升油基鉆井液的封堵、防漏等效果，進一步完善地面回收處理設備的建設，更加有效的提高了油基鉆井液的回收利用率。對熱解析處理技術、化學清洗技術等進行研究，優化油基鉆屑技術，使其與現場需要相適應。[4]

3.3 叢式水平井三維井眼軌跡技術

由于涪陵地區的頁巖氣叢式水平井偏移距離比較大，水平段比較長，而且施工的摩阻扭矩大等，使井眼軌跡剖面得以優化，通過地層造斜的規律，摩阻扭矩得以減少，提高井眼軌跡預測的精準程度，軌跡更加光滑。進一步完善井下故障處理方案，使得井下作業安全，進而形成叢式水平井三維井眼軌跡技術。

3.4 油基鉆井液技術

油包水型油基鉆井液是熱力學不穩定體系，乳化劑會影響其穩定性。對于涪陵地區頁巖地層的特點以及長水平段水平井的實際需要，結合HLB理論、界面膜理論，研發了HiDrill以柴油基鉆井液為主、輔助乳化劑，使油水界面吸附能力得到提升。

HiDrill以柴油基鉆井液體系比較穩定，處理劑的加量不多，成本不足。井眼的凈化水平強，高溫高壓濾失量比較小，現場維護起來也比較簡單。這種鉆井液可以在常溫到220℃，以及1-2.3kg/L鉆井液密度下進行施工。在涪陵地區應用的效果表明這種鉆井液能夠滿足鉆井的安全性以及實際需要，減少鉆井的成本，并保證鉆井能夠一次性成功。

4 結語

總而言之，作為我國第一個大型的頁巖氣田，涪陵頁巖氣田的鉆井技術應用發展中還存在著一定的不足，因此需要在實踐中總結經驗教訓，對措施進行改善與優化，保證鉆井作業的順利、高效開展。

參考文獻：

[1]牛新明.涪陵頁巖氣田鉆井技術難點及對策[J].石油鉆探技術，2014，04：1-6.

[2]艾軍，張金成，臧艷彬，許明標.涪陵頁巖氣田鉆井關鍵技術[J].石油鉆探技術，2014，05：9-15.

[3]張金成.涪陵頁巖氣田水平井組優快鉆井技術[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2016，07：1-8.

[4]劉超.涪陵頁巖氣田“綠色”鉆井關鍵技術研究與實踐[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2016，07：9-13.